循环冷却水系统(武汉中圣)

1、循环冷却水系统(武汉中圣) 定义：汽轮机凝汽器热交换后的冷却水，经冷却设施冷却降低温度后，又输送至凝汽器循环使用的供水系统。原理循环冷却水系统（recirculating cooling water system）冷却水换热并经降温，再循环使用的给水系统，包括敞开式和密闭式两种类型。主要由冷却设备、水泵和管道组成。冷水流过需要降温的生产设备（常称换热设备，如凝汽器、换热器、冷凝器、反应器）后，温度上升，如果即行排放，冷水只用一次（称直流冷却水系统）。 使升温冷水流过冷却设备则水温回降，除换热设备的物料泄漏外，可用泵送回生产设备再次使用，管外通常用风散热。冷水的用量大大降低，常可节约95以上。冷

2、却水占工业用水量的70左右，循环冷却水系统起了节约大量工业用水的作用。冷却设备有敞开式和封闭式之分，因而循环冷却水系统也分为敞开式和封闭式两类。敞开式系统的设计和运行较为复杂。 软水软水指的是不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水。在日常生活中，我们经常见到水壶用久后内壁会有水垢生成，这是因为在我们取用的水中含有不少无机盐类物质，如钙、镁盐等。这些盐在常温下的水中肉眼无法发现，一旦它们加温煮沸，便有不少钙、镁盐以碳酸盐形式沉淀出来，它们紧贴壶壁就形成水垢。我们通常把水中钙、镁离子的含量用“硬度”这个指标来表示。硬度1度相当于每升水中含有10毫克氧化钙。低于8度的水称为软水，高于17度的称为硬水，介

3、于817度之间的称为中度硬水。雨、雪水都是软水，泉水、深井水、海水、江、河、湖水都是硬水。水的硬度对日常生活影响是很大的。如水的硬度大时洗衣服不起泡；旅居异地因饮水的硬度不适应可出现水土不服的症状；壶内结水垢会使壶的导热性下降；工业锅炉的水垢可引起爆炸事故。所以，生活和工业用水均应适当控制水的硬度。一般来说，软水多用于生活中，洗澡、洗衣服等。不用于饮用，所含矿物质过少。软水作用：设备：壁挂炉或热水器的维修次数大大减少，热水器寿命延长一倍以上，热水器煤气及用电费用减少2932，家庭内墙中安装的水管不结垢、不阻塞。 除次之外软化水还适用于电子电力行业、冶金行业、医药行业、化工行业、食品饮料行业、宾

4、馆饭店、热力站、锅炉房、写字楼、冷库、商场、空调用水等领域用水；其中采暖、供热、供气等各种锅炉的用水软化处理可以缓解锅炉结垢、阻垢问题。开路式循环冷却水系统循环冷却水系统在冶金、石化、电力、化工、轻工、建材等行业都有应用。常规循环系统如下图所示：循环冷却水系统冷却设备有冷却池和冷却塔两类，都主要依靠水的蒸发降低水温。再者，冷却塔常用风机促进蒸发，冷却水常被吹失。故敞开式循环冷却水系统必须补给新鲜水。由于蒸发，循环水浓缩，浓缩过程将促进盐分结垢。补充水有稀释作用，其流量常根据循环水浓度限值确定。通常补充水量超过蒸发与风吹的损失水量，因此必须排放一些循环水（称排污水）以维持水量的平衡。 在敞开式系

5、统中，因水流与大气接触，灰尘、微生物等进入循环水；此外，二氧化碳的逸散和换热设备中物料的泄漏;也改变循环水的水质。为此,循环冷却水常需处理，包括沉积物控制、腐蚀控制和微生物控制。处理方法的确定常与补给水的水量和水质相关，与生产设备的性能也有关。当采用多种药剂时，要避免药剂间可能存在的化学反应。 工业循环冷却水系统的关健设备是凉水塔，循环介质为工业循环水。凉水塔由风机和淋水填料等构成。水与风机抽吸的空气接触，一部分蒸发汽化，进入空气。由于水蒸气汽化，吸收另一部分水的热量，使这部分水降温，而空气则增温增湿增焓。只要空气不饱和，与之接触的水就会蒸发降温，由此带来几个问题：1、水蒸发量大。不论气温的高

6、低，只要空气不饱和，水都会蒸发，造成无为的降温。换热器一般都按30-32度水温设计，低温水使工艺产品温度降低（除压缩机段间冷却器外，都没必要），既浪费水资源，又浪费了换热面积。2、电耗高。出换热器的冷却水还有10多米的余压，进入凉水塔后成了常压，这部分扬程能量浪费。3、排污高。由于水不断蒸发，水中固形物、钙镁离子等浓度逐渐增加，并且滋生菌类，为了减少水中结垢物，通常要加药和排污的措施，当浓缩倍率为3时，就有相当于循环水量百分之零点六的水，作为污水排放。由于水蒸发量大，排污高，补水量就大，导致合成氨、尿素、甲醇的水耗很高。按全年平均统计，每吨循环冷却水约补充新鲜水0.0188-0.022吨。据统

7、计，一个年产30万吨合成氨及52万吨尿素的气头厂，总用水量为1.8-2.2万吨/h，补充新鲜水量1200-1400吨/H。一个年产50万吨甲醇煤头厂，总用水量为3万-3.5万吨/H，补充新鲜水量1500-2000吨/H。4、换热设备寿命短：由于水质与大气接触，容易恶化，硬度增大，导致换热设备结垢、腐蚀，降低换热效果，缩短设备寿命，有时填充料碎片经循环水泵进入工艺装置，堵塞设备、管道、影响工艺操作。5、维护费用高。凉水塔的填料一般2-3年需要更换一次，另外加药费用也较高，每吨/H冷却水每年药费约200-150元。6、凉水塔出水水温随着气温的降低而降低，而工艺换热器需要稳定的温度。封闭式循环冷却水

8、系统上世纪九十年代以来，我国炼铁高炉及有关行业开始应用软水密闭循环冷却水系统，对防腐、减轻结垢，从而提高换热装置和设备的运行效率与使用寿命均有明显效果。封闭式循环冷却水系统采用封闭式冷却设备，循环水在管中流动，管外通常用风散热。除换热设备的物料泄漏外，没有其他因素改变循环水的水质。为了防止在换热设备中造成盐垢，有时冷却水需要软化。为了防止换热设备被腐蚀，常加缓蚀剂；采用高浓度、剧毒性缓蚀剂时要注意安全，检修时排放的冷却水应妥善处置。高效节能型软水密闭循环冷却系统为了进一步提高换热装置和设备的运行效率与使用寿命，进一步节能节水，我公司依托本公司的专利产品（专利号：ZL03241415.3）节能型

9、水膜式空冷器，组织各相关专业的专家和技术人员，精心设计了“高效节能型软水密闭循环冷却系统”。如下图所示：闭式循环冷却水系统与开式循环冷却水系统的区别：1 以软水代替传统的工业循环冷却水做为导热载体2 以节能型水膜式空冷器代替冷水塔3 软水在系统中闭路循环，起热载体作用而不消耗，热量由空气带走4 用少量喷淋水调温，确保工艺介质要求的温度工艺流程利用软水充当冷却水，吸收换热设备热量，升高温度后，进入节能型水膜式空冷器管内，被管外的空气和喷淋水吸收热量，降温后由循环水泵加压，送至换热设备。软水在闭式循环系统中循环使用，不与外界空气接触，完成吸热与放热的热量传递过程。因为闭式循环，软水质量稳定，基本不

10、损耗，仅补充因系统设备跑漏而损失的少量软水。闭路循环冷却水系统中设置少量喷淋水，约占冷却水量的1/5-1/3，当气温高时使用，以确保工艺所要求的冷却水温度指标。为提高喷淋水质量，还设置一套小规模的加药装置。软水在系统中仅克服设备、管道的阻力降，循环水泵只需补充这部分的动力损耗。为缓冲软水因温度变化而引起的体积变化和排放气体，在系统中设置膨胀罐、脱气罐。技术优势1节水效果明显：管内软水闭路循环，基本不需要补充新鲜水。管外冷却主要靠空气，喷淋水作为调温手段，随着气温降低，逐渐减少。根据生产实践，每吨冷却水补充新鲜水为0.01-0.012吨，而凉水塔系统，每吨冷却水补充新鲜水0.188-0.022吨

11、，故闭式空冷循环冷却水系统，比凉水塔的传统工业循环冷却水系统，可节水近百分之五十。2节省电耗：在循环冷却水系统中，主要电力消耗是冷却水循环泵。闭式空冷系统，由于回收了循环冷却水（软水）的余压，泵的扬程可降低10米左右，相当于节电百分之三十五。喷淋水系统需要用电，但喷淋水用量少，扬程低，且季节性开停，故从整个系统来平衡，比凉水塔的传统循环冷却水系统，可节电百分之十到十五。3减少排污，有利环保：若取相同的浓缩倍率来排污，由于闭式空冷系统蒸发量只为凉水塔系统的百分之五十，故排污量也减少将近百分之五十，有利环保，节省污水处理投资。4提高了换热设备的寿命：用软水代替工业循环水做为导热载体，软水硬度低，P

12、H值7-9，微碱性，况且在系统中是闭路循环，不受大气污染，从而大大减少了换热设备结垢和腐蚀，提高了换热设备传热效率和寿命。如高炉的夹套，使用工业循环水时，寿命只3年，使用闭式空冷系统后，寿命可提高到8-10年。5维护简单、维护费用低：无填料，不需要更换，减少费用和人工时。加药量少，加药量费用仅为凉水塔系统的百分之二十。6总占地面积小：单台空冷器占地约为3*9或6*9，6*12，可根据要求多台并联布置。空冷器布置在厂房顶部，泵布置在厂房下部，总占地面积小。7冷却水温度稳定，完全符合工艺要求。闭式冷却系统，冷却水冷却温度，可达到该地区年保证率不超过5天的环境温度，即凉水塔能达到的冷却温度，闭式空冷

13、循环系统一样也能达到，完全符合工艺要求。由于有很多调节温度的措施，可以确保出空冷器的冷却水温度稳定，进而使工艺操作稳定。关健设备闭式循环冷却水系统的关健设备是节能型水膜式空冷器，节能型水膜式空冷器（也称为蒸发式空冷器）是一种将水冷与空冷、传热与传质过程融为一体的新型高效节能冷却设备。其工作原理如下：在气温低时，冷空气在风机的抽吸作用下，从百叶窗口吸入，向上穿过换热管束，吸收管束热量，升温后从顶部风筒排出。相当于一台引风型的空冷器，不用水。当气温高时，单纯的风冷也不能使换热管内的软水冷却到工艺要求温度时，则开启喷淋水泵，将喷淋水送入位于换热管上方的喷淋系统，由喷嘴将喷淋水向下均匀地喷洒在换热管表

14、面，在换热管外部形成均匀的水膜，水膜不断蒸发汽化，吸收了水膜的热量。（水汽化的潜热大大超过水升温的显热，故极大地强化了整个传热过程，减少了换热面积。）水膜的蒸发使得空气穿过管束后湿度大大增加而接近饱和状态，风机将饱和的湿空气抽出并使其穿过位于喷水系统上方的捕雾器（除沫层），除去饱和的湿空气中夹带的水滴后从空气出口排入大气中。除了汽化的少量水外，大部分喷淋水向下回落到水箱内，由循环水泵加压后循环使用。在运行过程中，软水在管内流动，空气、冷却水走管外，空气由下向上流动，喷淋水则由上往下流动，冷却水、空气与软水为交叉错流形式，而冷却水与空气为逆流形式。就整个流程的布置而言，也强化了传热传质的过程。节

15、能型水膜式空冷器的结构，可分为四个系统：1、风机系统：由风机、风机电机、风筒、百叶窗等组成。风机风量要满足换热热负荷所需的风量和风穿越管束所需的压头。一台空冷器设立多台风机，每台风机可通过变频器调节风机转速，或改变风机叶片角度，进而调节风量。风筒为流线型，减少风机动能减少。 2、换热管系统：闭式循环的软水在此换热，由换热管组成管束，满足换热所需要的换热面积。换热管材质采用铜管、不锈钢管、热浸锌钢管，防腐性能好，寿命长。换热管采用圆管、椭圆管、波螺管，传热效率高。为了检修方便，管箱盖板设计成可卸盖板式。换热管束为列管布置，阻力降小，一般低于0.03Mpa。管箱、盖板、支撑板、联结件都经过浸锌、镀

16、锌或其它防腐处理。3、喷淋系统：包括水箱、喷淋水泵、喷淋水布水器和除沫器。喷淋水量要满足换热蒸发和润湿包裹换热管所需的量。一般为冷却水量的1/3-1/5。喷淋水布水器主要构件为喷嘴，要保证喷水均匀而不堵。喷淋水有一部分蒸发，大部分回落到设备底部的水箱中，由喷淋水泵抽取，循环使用。对于多台空冷器，可将水箱合并，统一成一个水池，便于喷淋水的过滤和加药处理。离开换热管的空气会携带少量水滴，为此设立除沫器，飘水率0.05%。4、支撑系统：支撑以上三系统的构架等。其铜结构都经过浸锌、镀锌或其它防腐处理。节能型水膜式空冷器的应用： 节能型水膜式空冷器是软水密闭循环冷却系统的重要组成设备。软水密闭循环冷却系

17、统较之老式的冷却塔开路循环冷却系统有明显的优越性：运行安全可靠；节水效果显著；运行费用较低；且解决了冷却水对冷却壁的腐蚀问题；同时我们在系统中增加了常温除氧设备，解决了氧腐蚀的问题。节能型水膜式空冷器作为系统中的主要设备具有节水、节能、冷却效果好等特点。       该设备在石化、冶金、电力行业使用已非常广泛，节能型水膜式空冷器作为一种新型的节能换热设备在该系统中的应用前景非常好。节能型水膜式空冷器适用于冶金行业的高炉软水闭路循环、连铸及连轧结晶器软水闭路循环、加热炉软水闭路循环、鼓风机、电机、轧钢机等设备的冷却水系统；电力行业的汽轮机的猫爪、

18、主汽门、中联门、水泵座，水泵轴承、风机轴承、发电机、电动机等需冷却的装置或设备；冷冻厂氨气冷凝、空调系统的冷凝器冷却水系统；炼油化工厂的低温位油品冷却、各种塔顶油气的冷凝冷却、蒸汽及其它工艺介质的冷凝冷却。在当前全国水资源及能源紧张，大力提倡节能、节水的情况下，在冶金、电力、炼油、化工、制冷、轻工等能耗、水耗较大的行业，大力推广节能型水膜式空冷器具有十分重要的经济意义和巨大的社会效益。 设计选型： 节能型水膜式空冷器的型号为WL，宽度一般为3m，长度有9m、6m、3m，换热面积需经复杂的工艺计算后确定。冷却温差可在210之间，每台处理水量可达200m3/h600m3/h，并且可根据用户场地的大

19、小进行灵活的布置。在用户提供了必要的工艺条件后，我们将及时为用户提供工艺设计、选型、施工图设计和设备制造一条龙服务，并承担工艺性能保证，产品售后服务。 节能型水膜式空冷器设计条件：介 质 名 称：介 质 组 成(W%)：流量(m3h)：入 口 压 力(MPa)：允 许 压 降(MPa)：进/ 出口温度()：密度(Kgm3)： 使用地区的环境条件：夏季最热月平均最高气温()：夏季热月平均最高湿球温度()：夏季最热月平均相对湿度()：海拔高度(M)：干式空气冷

20、却器 任何介质冷却的最终温度与当地的环境气温相差15以上，均可采用空气冷却器，空气取之不尽，无处不再，用空气取代传统生产中水，作冷却剂，不仅解决水资源的紧缺，而且杜绝了水资源的污染。空冷气现在化工、石油化工等领域已得到了广泛应用，热别是多种型式的翅片管成功开发，使空冷器的传热效率大大提高，体积逐渐缩小。  A、水平式空冷器 特点：造价低，管道安装简单，能抵抗大风的袭击。另外“空冷器”的自然传热百分率最高，因而它配用的风机功率也较其他形式小。构造有鼓风式空气冷却器及引风式空气冷却器。B、斜顶式空冷器 特点：斜顶式空冷器占地面积小，结构紧凑构造：1、X管束  

21、0;   2、构架      3、风筒 干式空冷器设计条件：介质名称：介质组成：介质特性：比热、比重、粘度、导热系数介质入口压力：     MPa                  允许压降：         MPa &

22、#160;               介质入口/出口温度：介质入口流量：     气相/液相介质出口流量：     气相/液相 使用地区的环境条件：最热月平均最高气温：       海拔高度：布置设计1、设备及管道布置：多台设备并联布置，主管操作。设备布置在厂房顶部，进风通畅；下部作为泵房、加药间、控制室、配电室等；布置紧溱，节省用地。相对独立，互不干扰，属于非防爆区。2、温度调节：由于气温的变化，会影响冷却水的出口温度，为保证出水温度稳定，有多种调节措施：调节开停的空冷器台数；停开喷淋水；调节空冷器中运行的风机台数；调节空冷器中运转的风机风量。这些调节措施都会送入全厂的DOS系统。3、安全措施：在合成氨、尿素、甲醇厂，其换热器所接触的工艺介质，当换热器有细微损坏时，会微量泄漏到软水中，因为是密闭循环，逐渐积累，影响节能型水膜式空冷器的换热效果，故在系统中，配置良好的排气装置。密闭循环冷却水系统应用案